Ekstratropisk syklon

Ein ekstratropisk syklon eller ekstratropisk lågtrykk er det som me på våre breiddegrader kjenner som eit lågtrykk. Dette er eit lågtrykk på synoptisk skala som skil seg frå lågtrykkssystem som oppstår i tropiske og polare strøk ved at dei er knytte opp til vêrfrontar og horisontale temperaturgradientar i område kjend som barokline soner.

«Ekstratropisk» betyr her at denne syklontypen oppstår utanfor tropane på midlare breidder. I visse tilfelle kan ekstratropiske lågtrykk bli danna ved at tropiske syklonar flyttar seg opp på midlare breidder og blir omdanna. Desse ekstratropiske lågtrykka, i lag med antisyklonar (eller høgtrykk) utgjer vêret dei fleste stader på jorda.

Sjølv om ekstratropiske syklonar nesten alltid blir klassifisert som barokline, sidan dei blir danna langs temperaturgradientar, kan dei av og til bli barotrope seint i livssyklusen når temperaturfordelinga rundt syklonen meir eller mindre blir jamnt fordelt med radiusen.

Danning

Områda der ekstratropiske syklonar oftast oppstår

Syklonen Cristobal i Nord-Atlanteren etter å ha blitt omforma frå ein tropisk orkan til eit ekstratropisk lågtrykk.

Ekstratropiske syklonar oppstår kor som helst innanfor dei ekstratropiske områda på Jorda (vanlegvis mellom 30° og 60° nord eller sør for ekvator) ved enten syklogenese eller ekstratropisk omforming. Eit studie av ekstratropiske syklonar på sørlege halvkule har vist at det oppstår i snitt 37 ekstratropiske lågtrykk kvart år mellom 30° og 70°.

Syklogenese

Hovudartikkel: Syklogenese

Sidan ekstratropiske syklonar blir danna langs temperaturgradientar med signifikant vertikalt vindskjer, blir dei klassifisert som barokline syklonar. I utgangspunktet oppstår syklogense eller danning av lågtrykk langs frontsoner nær gunstige område av jetstraumen. På grunn av divergens vil luft strøyme ut frå toppen av luftsøyla. Dette fører så til konvergens i dei låge nivåa av vindfeltet og auka oppoverretta luftstraum. Auka oppoverretta luftstraum fører til lågare trykk ved overflata. Når syklonen blir forsterka flyttar kaldfronten seg mot ekvator med varmfronten føre seg. Den kalde lufta som varmfronten pressar seg inn i er tyngre enn varmlufta og derfor vanskelegare å forflytte. Derfor flyttar varmfronten seg seinare enn kaldfronten som så vil ta igjen varmfronten. Den delen av varmfronten som kaldfronten har tatt igjen blir kalla ein okkludert front, og er kjenneteikna ved å ha varm luft i høgda. Til slutt vil syklonen bli barotropisk kald og svekkast.

Lufttrykket i desse lågtrykka kan raskt falle ned til under 980 hPa visst forholda ligg til rette for det (som i område med naturlege temperaturgradientar som Golfstraumen). Jo sterkare divergensen i dei øvre nivåa av syklonen er, jo kraftigare kan syklonen bli. Ekstratropiske syklonar med orkan styrke oppstår oftast i Nord-Atlanteren eller det nordlege Stillehavet i desember og januar. I januar 1989 blei det like aust for Canada danna eit ekstratropisk lågtrykk med trykk heilt ned i 928 hPa.

Ekstratropisk omforming

Tropiske syklonar blir ofte omforma til ekstratropiske syklonar når dei flyttar seg frå tropane til midlare breidder der det er nok krefter i øvre nivå av vestavindsbeltet til at den ekstratropiske omforminga kan starte. Under den ekstratropiske omforminga vil syklonen begynne å tilte mot kaldare luftmassar i høgda, og syklonen si hovudenergikjelde blir omforma frå å vere frigjort latent varme (frå torevêr nær senteret) til barokline prosessar. Lågtrykkssystemet mister etterkvart si varme kjerne og blir eit system med kald kjerne. Under denne prosessen vil ein syklon knyte seg saman med frontar eller tråg i nærleiken. På grunn av dette vil ofte storleiken på lågtrykket auke, medan lågtrykkssenteret blir svekka. Senteret kan derimot forsterke seg igjen, avhengig av forholda i området rundt systemet. Syklonen vil òg endre form, og bli mindre symmetrisk med tida.

I sjeldne tilfelle kan ekstratropiske syklonar bli omforma til tropiske syklonar visst dei går inn over varmare vatn og atmosfæren har mindre vertikalt vindskjer. Dette skjer som regel i september og oktober når skilnaden mellom temperaturen i høgda og havoverflatetemperaturen er størst.

Struktur

Overflatetrykk/Vindfordeling

QuikSCAT-bilete av ein typisk ekstratropisk syklon over hav. Legg merke til at ein finn den kraftigaste vinden på utsida av okklusjonen.

Lågtrykkssenteret er definert som det området med lågast trykk. Nær lågtrykkssenteret må trykkgradientkrafta og corioliskrafta om lag vere i balanse. Visst ikkje ville syklonen ha kollapsa på grunn av trykkskilnadane mellom senteret og trykket på utsida av syklonen. Før lågtrykket oppstår er ikkje trykket i havnivå særleg lågt. Det midla trykket i havnivå på Jorda er 1013,2 hPa. Lågtrykk oppstår ofte på ein kaldfront, og vanlegvis vil delen på framsida av lågtrykket utvikle seg til ein varmfront, og det oppstår ei bølgje på frontsystemet. Slike bølgjer på fronten er ofte det første teiknet på at eit lågtrykk er i ferd med å utviklast. Syklonen blir sakte sterkare (eller djupare om ein vil) visst kreftene i høgda er svake. I Nordishavet er gj.snittleg trykk i ein syklon 988 hPa om vinteren og 1000 hPa om sommaren.

Den kraftigaste vinden i ekstratropiske syklonar er vanlegvis på den kalde sida (polsida) av varmfrontar og okklusjonar, i tillegg til like bak kaldfrontar. Dette kjem av at desse områda ofte har den største trykkgradienten. Jo større trykkgradient, jo kraftigare vind.

Rotasjon

Lufta strøymer mot klokka rundt store syklonar på nordlege halvkule og med klokka på sørlege halvkule. Årsaka til dette kjem av corioliseffekten

Vertikal struktur

Syklonar på midlare breidder heller bakover i dei kalde luftmassane med høgda, og kan strekke seg 10 km oppover. Over jordoverflata er temperaturen i lågtrykksenteret kaldare enn i omgivnadane. Syklonar på midlare breidder blir òg kalla "lågtrykk med kald kjerne" på grunn av dette. Ekstratropiske syklonar blir kraftigare med høgda i motsetnad til tropiske syklonar.

Syklonutvikling

Det finst i dag to modellar (eller skildringar) av korleis syklonar utviklar seg - Den norske modellen og Shapiro-Keyser modellen.

Den norske syklonmodellen

Av dei to teoriane om ekstratropiske syklonar er den norske syklonmodellen eldst. Den blei utvikla av Bergensskulen i meteorologi og Vilhelm Bjerknes i Bergen under første verdskrig. I denne teorien utviklar syklonar seg når dei flyttar seg opp og langs frontsoner. Etter kvart blir dei okkluderte og endar opp i ein del av atmosfæren som er barotropisk kald. Teorien blei utvikla ved berre å sjå på observasjonar frå vêrstasjonar på bakken og på skytypar nær frontane. Denne teorien stemmer framleis til ein stor grad over kontinentale landmassar.

Shapiro-Keyser-modellen

Ein annan teori om ekstratropisk syklonar som utviklar seg over hav er Shapiro-Keyser modellen som blei utvikla i 1990. Hovudskilnaden frå den norske syklonmodellen er oppdelinga av kaldfronten, og at den omhandlar varmokklusjonar og varmfrontar som om dei er like. Den lèt òg kaldfronten flytte seg gjennom varmsektoren rettvinkla på varmfronten. Modellen er basert på syklonar over hav og frontstrukturen deira som sett i overflateobservasjonar og på tidlegare prosjekt der ein har brukt fly til å avgjere den vertikale strukturen til frontar over Nordvest-Atlanteren.

Varmseklusjon

Ein «varmseklusjon» er den fullt utvikla fasen av livssyklusen til ekstratropiske syklonar. Observasjonar av intense syklonar over hav indikerte ein varm termalstruktur i låge nivå som var omringa (sekludert) av ein tilbakebøyd varmfront og eit band med auka vind på bakken. Den norske syklonmodellen observerte stort sett syklonar mot slutten av levetida deira og brukte uttrykket okklusjon for å identifisere oppløysingsfasen.

Varmseklusjonar kan ha eit skyfritt område (omtrent som auget i ein tropisk syklon), stort trykkfall, vind opp i orkan styrke og moderat til kraftig konveksjon. Dei mest intense varmseklusjonane kan ha trykk ned under 950 hPa med varme kjernar i lågare og midlare nivå. Ein varmseklusjon er eit resultat av ein baroklin livssyklus og kan oppstå på breiddegrader eit godt stykke unna tropane. I prosessen kjend som tropisk omforming vil ein ekstratropisk syklon med kald kjerne vanlegvis sakte omformast til ein tropisk syklon.

Sidan frigjeving av latent varme er viktig for utvikling og forsterking av dei fleste varmseklusjonar, oppstår dei som regel over havområde og kan treffe kyststrøk med vind opp i orkan styrke og svært store nedbørmengder. På nordlege halvkule oppstår varmseklusjonar som regel i vintermånadane, medan dei på sørlege halvkule kan oppstå når som helst på året.

I alle tropiske farvatn, bortsett frå det nordlege Indiske hav, kan ein ekstratropisk omforming av ein tropisk syklon føre til at lågtrykket utviklar seg til ein varmseklusjon og forsterkar seg. Eit døme er orkanen Maria i 2005 som utvikla seg til eit kraftig baroklint system og ein varmseklusjon då trykket var på det lågaste.

Rørsle

Eit sonalt straumregime. Legg merke til den dominerande vestelege straumen i 500 hPa høgda.

Meridionalt straummønster frå 23. oktober 2003. Legg merke til det forsterka tråget og ryggen i 500 hPa høgda

Ekstratropiske syklonar blir generelt driven eller styrt av vestavindsbeltet som dominerer på midlare breidder på nordlege og sørlege halvkule. Denne generelle rørsleretninga til luftstraumen i atmosfæren blir kalla «sonal» og ein kallar straummønsteret i desse områda for eit «sonalt straumregime». I meteorologien tyder dette at straumen hovudsakleg går frå vest mot aust, men med små bølgjer i straummønsteret som innimellom kan få straumen til å gå nordover eller sørover (meridional straum). Merdionale straummønster oppstår i samband med kraftige tråg (lågtrykk på bakken) og ryggar (høgtrykk på bakken).

Endringar i rørsleretninga til syklonar skjer vanlegvis når dei vekselvirkar med andre lågtrykkssystem, tråg, ryggar eller antisyklonar (høgtrykk). Eit kraftig og stasjonært høgtrykk kan effektivt blokkere banen til eit ekstratropisk lågtrykk. Slike blokkerande høgtrykk er ganske vanlege, og vil som regel føre til at enten lågtrykket blir svekka, høgtrykket blir svekka, at lågtrykket blir tvinga rundt høgtrykket, eller ein kombinasjon av alle tre. Det er òg vanleg at ekstratropiske syklonar blir forsterka når eit blokkerande høgtrykk eller ein rygg blir svekka. Når ein ekstratropisk syklon møter ein annan ekstratropisk syklon (eller andre typar syklonske virvlar i atmosfæren) kan dei bli eit dobbeltsystem der dei to lågtrykksentera roterer rundt kvarandre (kjend som Fujiwhara-effekten). Dette fører som regel til at dei to lågtrykkssystema smeltar saman til eit enkelt ekstratropisk lågtrykk, men av og til kan det føre til at det eine eller begge lågtrykka berre skiftar retning. Resultat av kva som skjer når to sykloner møtes avheng av fleire faktorar som storleiken og styrken til lågtrykka i tillegg til avstanden mellom dei og forholda i atmosfæren rundt.

Konsekvensar

Generelt

Ekstratropisk syklonar kan føre med seg mildvêr med litt regn og vind på 3-7 m/s, eller dei kan vere kalde og farlege med kraftig regn og vind på over 32 m/s (av og til kalla stormsenter visst dei genererer vind av storm styrke). Regnbanda som er tilknytte varmfrontar er ofte svært utstrakte. Syklonar flyttar seg ofte i forutsigbare banar, og seint på hausten, om vinteren og tidleg på våren er det ofte kaldt nok at dei kan bringe snø

Uvêr

Bygelinjer eller kraftig torevêr kan danne seg både føre og bak kaldfrontar visst det er mykje fukt i atmosfæren og kraftig divergens i høgda. Dette kan føre med seg kraftig hagl og vind. Visst ein har eit stort nok vindskjer i atmosfæren føre ein kaldfront i samband med ein kraftig jetstraum er det mogeleg å få danna tornadoar.

Omforma tropiske syklonar

Dei fleste tropiske syklonar som blir ekstratropiske mistar rakst styrken sin eller blir absorbert av andre vêrsystem, men kan framleis ha vind opp i orkan eller storm styrke. I tillegg kan dei ofte føre med seg svært mykje fukt. Eit godt døme på dette var då dei to tropiske syklonane «Maria» og «Nate» i september 2005 blei omforma til to ekstratropiske lågtrykk. Begge desse kom inn mot Vestlandet og førte til rekordstore nedbørmengder fleire stader. I Bergen førte regnvêret til ny nedbørrekord (157,5 mm).

Sjå òg

Referansar

Dr. DeCaria (2005-12-07). ESCI 241 – Meteorology; Lesson 16 – Extratropical Cyclones Arkivert 2008-02-08 ved Wayback Machine.. Department of Earth Sciences, Millersville University, Millersville, Pennsylvania Arkivert 2007-08-07 ved Wayback Machine..
Robert Hart and Jenni Evans (2003). Synoptic Composites of the Extratropical Transition Lifecycle of North Atlantic TCs as Defined Within Cyclone Phase Space. American Meteorological Society.
Ian Simmonds and Kevin Keay (2000-02). Variability of Southern Hemisphere Extratropical Cyclone Behavior, 1958–97. American Meteorology Society (Allenpress Inc).
S.K. Gulev, O. Zolina, and S. Grigoriev (2001). Winter Storms in the Northern Hemisphere (1958-1999). Arkivert 2007-11-14 ved Wayback Machine. CO2 Science.
Joseph M. Sienkiewicz, Joan M. Von Ahn, and G. M. McFadden (2005-07-18). Hurricane Force Extratropical Cyclones. American Meteorology Society.
JeffMasters (2006-02-15). Flying into a record Nor'easter. JeffMasters' Blog on Wunderground.Com. Retrieved on 2006-10-04.
David Mark Roth (2002-02-15). A Fifty year History of Subtropical Cyclones Arkivert 2007-09-26 ved Wayback Machine.. Hydrometeorological Prediction Center.
The Atmosphere in motion: Pressure & mass Arkivert 2006-09-05 ved Wayback Machine.. Ohio State University (2006-04-26).
A cyclone statistics for the Arctic based on European Centre re-analysis data (Abstract) Arkivert 2012-01-21 ved Wayback Machine.. Springer, Wien, AUTRICHE (1986).
Andrea Lang (2006-04-20). Mid-Latitude Cyclones: Vertical Structure Arkivert 2006-09-03 ved Wayback Machine.. University of Wisconsin-Madison Department of Atmospheric and Oceanic Sciences.
Robert Hart (2003-02-18). Cyclone Phase Analysis and Forecast: Help Page. Florida State University Department of Meteorology.
Droth (2005-12-15). Unified Surface Analysis Manual. Hydrometeorological Prediction Center (NOAA).
Shaye Johnson (2001-09-25). The Norwegian Cyclone Model. Arkivert 2006-09-01 ved Wayback Machine. University of Oklahoma, School of Meteorology.
David M. Schultz and Heini Werli (2001-01-05). Determining Midlatitude Cyclone Structure and Evolution from the Upper-Level Flow. Cooperative Institute for Mesoscale Meteorological Studies.
Ryan N. Maue (2006-04-25). Warm seclusion cyclone climatology. American Meteorological Society Conference.
Michelle L. Stewart, COAPS, Tallahassee, FL; and M. A. Bourassa (2006-04-25). Cyclogenesis and Tropical Transition in decaying frontal zones. American Meteorological Society Conference.
Christopher A. Davis ; Lance F. Bosart (2004-11). The TT Problem - Forecasting the Tropical Transition of Cyclones. American Meteorological Society Journals Online.
Anthony R. Lupo ; Phillip J. Smith (1997-05-02). The Interactions between a Midlatitude Blocking Anticyclone and Synoptic-Scale Cyclones That Occurred during the Summer Season. Department of Earth and Atmospheric Sciences, Purdue University, West Lafayette, Indiana.
B. Ziv ; P. Alpert (2003-11-20). Theoretical and Applied Climatology - Rotation of mid-latitude binary cyclones: a potential vorticity approach.^{[daud lenkje]} Springer Wien (ISSN 0177-798X (Print) ISSN 1434-4483 (Online)).
Joan Von Ahn; Joe Sienkiewicz; Greggory McFadden; (2005-04). Mariners Weather Log, Vol 49, No. 1. Voluntary Observing Ship Program.
Tornadoes: Nature's Most Violent Storms. Arkivert 2006-10-26 ved Wayback Machine. National Severe Storms Laboratory (NOAA) (2002-03-13).
Richard J. Pasch; Eric S. Blake;, Hugh D. Cobb III; and David P Roberts (2006-01-12). Tropical Cyclone Report - Hurricane Wilma. Arkivert 2015-03-06 ved Wayback Machine. National Hurricane Center (NOAA). Retrieved on 2006-10-11.